[发明专利]一种电动自平衡独轮车的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种电动自平衡独轮车的控制系统，其特征在于：包括用于采集角速度信号和加速度信号的9轴运动处理传感器、用于采集直流无刷电机转子位置信号的直流无刷电机转子位置传感器、控制单元以及直流无刷电机，9轴运动处理传感器、直流无刷电机转子位置传感器的输出端均与控制单元的输入端相连，控制单元的输出端与直流无刷电机的输入端相连，直流无刷电机输出转矩信号驱动车轮转动。

2.根据权利要求1所述的电动自平衡独轮车的控制系统，其特征在于：所述控制单元由9轴运动处理传感器信号处理电路、直流无刷电机转子位置信号处理电路、主控芯片以及直流无刷电机驱动电路组成，所述9轴运动处理传感器的输出端与9轴运动处理传感器信号处理电路的输入端相连，直流无刷电机转子位置传感器的输出端与直流无刷电机转子位置信号处理电路的输入端相连，9轴运动处理传感器信号处理电路、直流无刷电机转子位置信号处理电路的输出端均与主控芯片的输入端相连，主控芯片的输出端与直流无刷电机驱动电路的输入端相连，直流无刷电机驱动电路的输出端与直流无刷电机的输入端相连，所述主控芯片采用数字信号处理器TMS320F2809及其外围电路。

3.根据权利要求1所述的电动自平衡独轮车的控制系统，其特征在于：所述9轴运动处理传感器信号处理电路包括芯片MPU6050，其8脚通过上拉电阻R201接VCC_3.3V，且通过电容C201接地；其9脚通过上拉电阻R202接VCC_3.3V；其23脚与数字信号处理器TMS320F2809的5脚相连，且通过上拉电阻R203接VCC_3.3V；其24脚与数字信号处理器TMS320F2809的100脚相连，且通过上拉电阻R204接VCC_3.3V；其13脚接VCC_3.3V，且通过并联的电容C202和C203接地；其20脚通过旁路电容C204接地；其10脚通过旁路电容C205接地；其12脚与数字信号处理器TMS320F2809的95脚相连。

4.根据权利要求1所述的电动自平衡独轮车的控制系统，其特征在于：所述直流无刷电机转子位置信号处理电路包括用于接入直流无刷电机转子位置传感器的电源线和信号线的接插头P201，其4、3、2脚分别与光耦OC201、光耦0C202、光耦OC203的输入端相连，光耦OC201、光耦0C202、光耦OC203的输入端分别接限流电阻R205、R206、R207，光耦OC201、光耦0C202、光耦OC203的输出端分别经过上拉电阻R208、上拉电阻R209和上拉电阻R210接VCC_5V，数字信号处理器TMS320F2809的6脚接在上拉电阻R208与光耦OC201的输出端之间，数字信号处理器TMS320F2809的7脚接在上拉电阻R209与光耦OC202的输出端之间，数字信号处理器TMS320F2809的8脚接在上拉电阻R210与光耦OC203的输出端之间。

5.根据权利要求1所述的电动自平衡独轮车的控制系统，其特征在于：所述直流无刷电机驱动电路包括驱动器DRV8301，其5脚为过流和过温检测引脚，与数字信号处理器TMS320F2809的60脚相连，且通过上拉电阻R307接VCC_3.3V；其6脚为故障反馈引脚，与数字信号处理器TMS320F2809的61脚相连，且通过上拉电阻R308接VCC_3.3V；其8脚为SPI芯片选择引脚，与数字信号处理器TMS320F2809的57脚相连；其9脚为SPI输入引脚，与数字信号处理器TMS320F2809的50脚相连；其10脚为SPI输出引脚，与数字信号处理器TMS320F2809的52脚相连；其12脚为直流校准功能使能引脚，与数字信号处理器TMS320F2809的58脚相连，且通过下拉电阻R311接地；其17、18脚为半桥驱动器A的PWM输入信号引脚，分别与数字信号处理器TMS320F2809的47、44脚相连；其47、46、45、44脚用于驱动半桥驱动器A；其19、20脚为半桥驱动器B的PWM输入信号引脚，分别与数字信号处理器TMS320F2809的45、48脚相连；其42、41、40、39脚用于驱动半桥驱动器B；其21、22脚为半桥驱动器C的PWM输入信号引脚，分别与数字信号处理器TMS320F2809的51、53脚相连；其37、36、35、34脚用于驱动半桥驱动器C；所述半桥驱动器A由MOSFET管Q301和MOSFET管304组成，所述半桥驱动器B由MOSFET管Q302和MOSFET管Q305组成，所述半桥驱动器C由MOSFET管Q303和MOSFET管Q306组成。